(57)【要約】【課題】繊維材料を含む略平坦形状の抄造シートをプレス成形して成形体を製造する方法を提供すること。【解決手段】本発明は、繊維材料を含む略平坦形状の抄造シート１を成形型２でプレス成形して立体形状の成形体を製造する方法である。前記抄造シート１を前記成形型２でプレス成形する際に、該抄造シート１と該成形型２との間に、該プレスによって不可逆的に変形するシート３を介在させる。前記成形型２は金属型であることが好ましい。前記成形型が雌型と雄型の組み合わせで構成されることが好ましい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維材料を含む略平坦形状の抄造シートを成形型でプレス成形して立体形状の成形体を製造する方法であって、
前記抄造シートを前記成形型でプレス成形する際に、該抄造シートと該成形型との間に、該プレスによって不可逆的に変形するシートを介在させる立体形状の成形体の製造方法。
【請求項２】
前記成形型が金属型である請求項１記載の立体形状の成形体の製造方法。
【請求項３】
前記成形型が雌型と雄型の組み合わせで構成され、前記抄造シートと該雌型の間及び前記抄造シートと該雄型の間に前記プレスによって変形する前記シートを介在させる請求項１又は２記載の立体形状の成形体の製造方法。
【請求項４】
前記成形型は加熱成形型である請求項１〜３の何れかに記載の立体形状の成形体の製造方法。
【請求項５】
繊維材料を含む抄造体の表面が変形シートで被覆されてなる立体形状の成形体。
【請求項６】
立ち上がり角度が４５度以上９０度以下の壁部を有し、該壁部の高さが３ｍｍ以上である請求項５記載の立体形状の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維材料を含む略平坦形状の抄造シートをプレス成形して立体形状の成形体を製造する方法及び表面が不可逆的に変形するシート（以下、変形シートと略称する）で被覆された立体形状の成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿式抄造法により抄紙されたパルプ成分に変形可能な素材を適用して抄造成形体を製造する従来技術としては、例えば、下記特許文献１や２に記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１の技術は、容器形状に形成された抄造用ネットの表面にパルプ原料液からパルプ成分を抄き取り、その上面より弾性素材からなる押圧型で押圧してネットの表面に抄き取ったパルプ原料中の水分を脱水して抄造容器中間体を得、この抄造容器中間体を加熱プレスし、立ち上がり角度が４５度以上の側壁を有し、深さ１５ｍｍ以上、密度０．３ｇ／ｃｍ3以上の抄造容器を得る製造方法である。
【０００４】
ところで、いずれの特許文献の技術においても、抄造体の製作には立体成形された抄造用ネット等を用いることから、原料スラリーから水分を除去するときに成形体の形状等によりスラリー中に小さな流れが生じて抄造体にうねりができたり、繊維その他の固形成分の重力沈降等により厚みが均一な立体形状の抄造体を得ることが難しい。このため、垂直な面では繊維層の厚みが薄く、水平な面では繊維層の厚みが厚くなるといったような肉厚の不均一さが発生する。また、その後に厚みが均一となるように加圧成形した場合でも、厚みと密度の両方が均一な成形体を製作することが非常に困難である。
【０００５】
また、特許文献１の製造方法は、弾性素材が弾性変形を起こすことを利用し、プレス機からの型分割面に対して垂直な押圧を壁に対して鉛直方向の圧力に作用方向を変換することにより、成形体の成形を可能としている。しかし、この製造方法では、押圧体に中実で塊状の弾性体を用いることから、例えば、立ち上がり角αが80°以上90°未満といった垂直に近い壁部を有する抄造容器中間体を成形・脱水するときに、前述の抄造体のうねり、および肉厚が不均一な部分に押圧体が接触し、抄造体を引裂いてしまう場合や、抄造体の凹凸形状が断面積に比べ奥行きが１：１以上に深くなるような場合、押圧体がわずかな成形体の突起と接触し接触角度が変わるというように、接触条件が変わっただけで弾性体部分は圧縮変形ではなく座屈変形を生じてしまい、期待されている押圧効果が十分に発揮できないおそれがある。特に高圧に加圧するときには、弾性体が大きく変形し、成形体を引裂いてしまうおそれがある。また、まだ乾燥していない肉厚の抄造体内に挿入する際、弾性素材の押圧体の変形は拘束されている上下接触面よりも拘束されていない部分が膨らむ為、上下接触面近くの成形体縁部、角部が成形型に沿って押圧されるのは難しく、肉厚が不均一になったり、成形体縁部、角部の密度が不充分になる場合がある。
【０００６】
特許文献２の技術は、原料液から原料成分を抄き取った容器形状の抄造物の表面を、固定された高伸展性の押さえシートによって押さえることによって、表面仕上げされた抄造物を得るものである。そして、この技術においては、高い伸展性の押えシートは、成形体の不均一さを均す機能と、金型と柔らかい抄紙体との間に入って押圧時に発生する金型と抄紙体間の摩擦力を軽減し分散させる機能とを果たしていると考えられる。
【０００７】
ところで、斯かる伸展性の押えシートは、ゴムシート等の高伸展材料あるいはこれと高伸展性を有するメリヤス編状織布の組み合わせとされており、負圧により変形させるので、通気性がほとんどないか、全くないものである。このため、脱水成形や乾燥成形とともに用いると、脱水効率や乾燥効率が低下せざるを得ない。また、この技術では、家電製品用緩衝支持台として表面の凹凸が減少して見栄えが良くなり、製品の破れが無くなったとされている。しかしながら、上述のように、抄造物に厚みムラが生じやすいため、抄造物をその後に加熱乾燥等によって成形しても機械的物性を満足するものが得られないという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特許第３１５３３２２号公報
【特許文献２】特許第３００５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、繊維材料を含む略平坦形状の抄造シートをプレス成形して成形体を製造する方法及び繊維材料を含む成形体の表面が変形シートで被覆されてなる立体形状の成形体（以下、単に成形体ともいう）を提供することを目的とする。なお本願で言う不可逆的に変形するシートとは、圧力により変形するが、該圧力を除去しても形状が元に復元せず、変形したままであるシートを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、繊維材料を含む略平坦状の抄造シートを、プレスによって変形するシートと共にプレス成形することで、転写性に優れ、略均一な肉厚と密度分布を有する成形体を製造し得ることを知見した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、繊維材料を含む略平坦形状の抄造シートを成形型でプレス成形して立体形状の成形体を製造する方法であって、前記抄造シートを前記成形型でプレス成形する際に、該抄造シートと該成形型との間に、該プレスによって変形するシートを介在させる立体形状の成形体の製造方法を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、繊維材料を含む抄造体の表面が変形シートで被覆されてなる立体形状の成形体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の成形体の製造方法によれば、肉厚と密度が略均一で、垂直に近い壁部（立ち上がり角αが80°以上90°未満）や複雑な凹凸形状を持つ成形体を製造することができる。
また、本発明の成形体は、繊維材料を含む抄造体の表面が変形シートで被覆されて一体化されているので、抄造体のみに比べて機械的強度に優れており、成形後に脱型する際の損傷も防ぐことができる。また、変形シートに種々の機能性材料を含ませることで、これらの諸機能を表面に備えたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１５】
該抄造シートと該成形型との間に、該プレスによって変形するシートを介在させる立体形状の成形体の製造方法。
図１（a）〜（c）は、本発明の成形体の製造方法の一実施形態を模式的に示すものである。
本実施形態の製造方法は、繊維材料を含む略平坦形状の抄造シート１を雄型２０及び雌型２１からなる乾燥型（成形型）２でプレス成形する。その際、図１（ａ）のように、抄造シート１の上下に変形シート３を配し、図１（ｂ）のように、雄型２０と雌型２１が合体されて構成される乾燥型２によって、抄造シート１と雄型２０及び雌型２１との間に前記変形シート３を介在させて抄造シート１を所望の形状にプレス成形する。そして、図１（ｃ）のように、雄型２０と雌型２１の合体を解除して、変形シート３で被覆された成形体を取出す。
【００１６】
乾燥型２は、流体の第１流通路２２、第１流通路２２に通じる第２流通路２３を備えている。第１流通路２２は真空ポンプ等の吸引手段（図示せず）に通じ、抄造シート１から吸引された液体等が第１流通路２２と第２流通路２３を通して外部に排出される。乾燥型２を構成する雄型２０及び雌型２１は、成形精度、熱伝導による乾燥効率等を考慮すると少なくともプレス成形面が金属製であることが好ましい。そして、このような金属製の雄型、雌型からなる乾燥型を用いることで、従来技術のような型自体の弾性変形による圧力変更作用は発生しないものの、成形体の縁部や角部にまで正確に均一な押圧が可能な為、密度、肉厚がより均一な成形品を得ることができる。
【００１７】
抄造シート１を構成する繊維材料としては、紙繊維等の有機繊維、カーボン繊維等の無機繊維等が挙げられ、それらの種類、配合比率あるいは繊維長は、製造される成形体の用途に応じて適宜決めることができる。なお、抄造シート１は、通常のたとえば湿式抄造方法により製造することができる。このため、プレス成形前の抄造体は連続的に均一な肉厚とすることができる。
【００１８】
前記変形シート３は全く伸びないか、ほとんど伸びないような繊維状物質による網状の編物であり、変形シート３それ自体圧力によって立体的に変形するものである。つまり、変形シート３自体の変形は、殆どが圧力による網目自体の変形によるものであり、繊維状物質自体の伸びによる変形は殆ど寄与しない。また、変形シート３は、脱水・乾燥効率向上の観点から通気性と通水性に優れるのが好ましい。斯かる変形シートとしては、例えば寒冷紗が挙げられる。変形シート３を構成する上記繊維状物質の材質としては、木綿のような天然繊維、レーヨン、ポリエステルのような合成繊維が挙げられ、その線径は製造される成形体の大きさにもよるが、０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。また、網目の大きさも同様に、１〜１０ｍｍが好ましい。
このような変形シートを用いることによって、抄造シートが緩やかに変形されるため、プレス成形時に発生しやすい皺や折り目を防止することができるほか、成形体の引き裂け等の欠陥発生も抑えることができる。
【００１９】
変形シート３は、上述のように、圧力で変形はするが伸びが全くないかほとんどないものであり、前述の従来技術のような伸展性の押えシートが縦横に高伸展するのと異なり、網目の変形のみによるわずかな伸展性と通気性や通水性を有する。このため、ゴムのように弾性変形に伴って面積が広くなる性質に乏しく、成形体の形状に応じて変形する移動距離が制限される性質を有する。変形シート３のこのような特性は、プレス成形時に成形体をプレス金型との界面から保護していると考えられ、美装性に優れ、均一な厚み、密度を有する成形体の製造に寄与すると思われる。
【００２０】
前記乾燥型によるプレス成形の際のプレス圧力、温度（金型温度）等の条件は、抄造シート、変形シート、成形体の形状等に応じて設定される。
【００２１】
上述のようにして製造される成形体は、繊維材料を含む抄造体の表面が前記変形シートで被覆されてなる立体形状の成形体である。本実施形態の製造方法によれば、該成形体であって、壁部の立ち上がり角度が４５度以上９０度以下で、該壁部の高さが３ｍｍ以上である成形体を好適に製造することができる。
【００２２】
本発明は、前記実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【００２３】
例えば、成形型には、前記実施形態のように、成形と乾燥とを同時に行うことで製造効率を向上させる観点から加熱手段を備えた加熱型を使用することが好ましいが、成形型で脱水成形を行い、乾燥は別工程で行うこともできる。
【００２４】
また、前記変形シートを成形型に付随させて繰返し使用（再使用）可能である。
【００２５】
また、前記変形シートに機能性材料（たとえば耐電磁材料、導電性体、摩擦低減材）を含ませることにより、得られる成形体の表面に当該機能性材料の機能を付加することも可能である。
【００２６】
また、抄造シートを保護する観点や製造された成形体の強度を向上させる観点から、上記変形シートを、抄造シートの両面に配してプレス成形することが好ましいが、成形体の用途によっては片面側にのみ変形シートを配してもよい。
【００２７】
本発明の成形体の製造方法では、比較的肉薄で、例えば図２に示すような、周面部から略垂直に立ち上がる壁部１１によって縮径部１２（凹部）が形成される成形体や、これとは逆に、凸部（拡径部）が形成される成形体であっても、損傷を受けない成形体の製造ができる。
【実施例】
【００２８】
〔実施例１〕
＜抄造シートの製造＞
広葉樹が主成分のバージンパルプ乾燥シート２００ｇに水２０リットルを加えパルパーにて離解後、ナイヤガラビーターにて１５分程度叩解しカナディアンフリーネステスターで約２００〜５００に調整された繊維濃度１重量％のスラリーを作成した。次に直径２ｍｍの穴をピッチ１０〜１５ｍｍで多数開けたネット保持用平面多孔板の上に、線径０．１９ｍｍ、メッシュ＃４０の金属性ネットを置き、さらにその上にスラリー保持用プールを置いた抄紙装置に、坪量２００〜４００g/m2になるようにスラリーを投入し、ネット保持用多孔板の下から減圧装置で吸引して水分量約７０％の抄造シートを得た。
【００２９】
＜プレス成形＞
上記の方法により抄造成形された水分量約７０重量％の抄造シート１の上下に、変形シートとして合成繊維で織られた寒冷紗３を配置する。次に抄造シート中の水分を逃がすための第２流通路２３を有する加熱された乾燥雄金型２０と乾燥雌金型２１で挟んで該抄造シートにプレス成形を行い、抄造体の表面が変形シートで被覆された所望の成形体を得た。該成形体を得るための乾燥時間は１５０℃で１２０秒程度であり、寒冷紗に破損は認められなかった。得られた成形体について、その外観、密度（分布）、破損状態を確認して評価した。その結果を、変形シートの材質、乾燥条件とともに表１に示す。表１に示したように、この成形体は亀裂がなく、密度が均一で、しかも表面に皺などの不良もなかった。
【００３０】
〔比較例１〕
寒冷紗の代わりに厚さが５０μｍのポリエチレンフィルム（伸びなし、滑り良し）を使用し、実施例１に準じて成形体を製造した。プレス成形時には型の端部から水蒸気及び水滴での水分の除去が認められ、成形体がある程度は脱水されたことが確認された。製造された成形体には、フィルム自体に起因する皺が転写されていた。また、製造された成形体の一部に亀裂が認められたが、密度は略均一であった。このように成形体自体の不良の為、以後の乾燥工程は中止した。なお、前記ポリエチレンフィルムに破損が認められた。
【００３１】
〔比較例２〕
寒冷紗を使用しない以外は、実施例１に準じて成形体を製造した。乾燥時間は、１５０℃で１２０秒程度であった。製造された成形体には多数の亀裂が認められあり、成形体の亀裂部下部の、それ以外の部分の密度よりも高く、成形体の密度は不均一であった。なお、成形体の表面に皺は認められなかった。
【００３２】
〔比較例３〕
寒冷紗の代わりに木綿製の手ぬぐい（手ぬぐい自体の伸びなし、滑り若干あり）を使用した以外は、実施例１に準じて成形体を製造した。乾燥時間は、１５０℃で７〜９分であった。製造された成形体は、一部に亀裂があったが、密度は略均一であった。また、表面に皺などの不良もみられず、前記手ぬぐいにも破損が認められた。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
実施例１では、肉厚及び密度が略均一で、垂直に近い壁部を持ち、成形不良や破損等のない成形体を効率よく製造できることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の成形体及び本発明の製造方法により製造される成形体は、その用途に特に制限はないが、例えば、各種用途の鋳物の製造に用いられる鋳型材やランナー材用の成形体に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の成形体の製造方法の一実施形態の工程を模式的に示す部分断面図であり、（ａ）はプレス成形前の状態を示す図、（ｂ）はプレス成形の状態を示す図、（ｃ）はプレス成形後の中間抄造体を脱型した状態を示す図である。
【図２】本発明の成形体の製造方法により製造される抄造体の一形態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  抄造シート
２  乾燥型（成形型）
２０  雄型
２１  雌型
３  変形シート
１３  成形体
【図１】
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【図２】
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